专利名称：一种光学电压互感器用高压电容分压器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力电容器制造领域，具体涉及一种光学电压互感器用的高压电容分压器。
背景技术：
电压互感器是电力系统中不可缺少的测量设备，近年来发展了多种形式的新型电压互感器。依据传感原理的不同，新型电压互感器可分为电子式电压互感器和光学电压互 感器。电子式电压互感器一般采用电阻、电容或阻容元件实现分压，被测电压信号由分压器从电网取出，解决了铁磁谐振问题和磁饱和问题，提高了常规电压互感器的动态响应能力，但分压器变比不稳定、抗干扰能力较差是其主要缺点，此外，电阻分压型电子式电压互感器因受电阻功率和准确度的限制而在超高压交流电网中难以实际使用，一次传感结构和电磁屏蔽复杂，存在线路带滞留电荷重合闸引起的暂态问题以及铁磁谐振的潜在威胁。这些关键问题使得电子式电压互感器丧失了角逐理想电压互感器的资格。光学电压互感器具有绝缘结构简单、动态范围大、测量频带宽、瞬变响应快、抗干扰能力强、无磁饱和及铁磁谐振、体小质轻、输出数字化等优点，潜在优势更明显。目前实际应用的光学电压互感器主要是电容分压型光学电压互感器，电容分压器是其核心部件。目前专门针对光学电压互感器用高压电容分压器的研究甚少，国内外光学电压互感器研究者通常采取的做法是将电容式电压互感器用高压电容分压器直接应用于光学电压互感器中，在实际应用中会带来以下问题(I)电容分压器分压比�。脱共嗟缛菔涑龅缪菇细撸�(2)受自身及环境因素的影响，电容分压器分压比不稳定；(3)运行条件恶劣，电容分压器抗外电场干扰的能力较差。高压电容分压器在变电站应用现场的运行实践表明在变电站中实际运行的高压电容分压器，其器身与大地、接地屏蔽之间存在杂散电容；三相运行的电容分压器存在相间耦合电容；环境条件(如温度、污秽、雨雪)和运行条件(如电压、频率)等会导致电容分压器分压比发生改变；变电站电磁环境复杂，存在较严重的相间干扰。因此在设计电容分压器时必须充分考虑这些因素的影响，然而以往的互感器设计者往往只考虑电容分压器本体结构的影响因素，很少结合互感器在电网中运行的实际环境，其分析结果与实际情况存在偏差，容易导致出厂前检验合格的电压互感器产品在运至应用现场运行后误差却很大的情况。
实用新型内容本实用新型为了解决现有的光学电压互感器用的高压电容分压器温度稳定性差；受外界条件的影响，电容分压器分压比不稳定；抗外电场干扰能力差的问题，提出的一种光学电压互感器用高压电容分压器。本实用新型的一种光学电压互感器用高压电容分压器，它包括高压端子、上盖、第一金属膨胀器、上节耦合电容器、上节绝缘套筒、绝缘伞裙、第二金属膨胀器、下节绝缘套筒、接地端子、下节耦合电容器、底盖和底座，高压端子在高压电容分压器的顶端，与高压母线相连接，高压端子的下端设有上盖，上盖设在上节绝缘套筒的上端，上节绝缘套筒套装在上节耦合电容器的外部，下节绝缘套筒的下端设有底盖，底盖安装在底座上，下节绝缘套筒套装在下节耦合电容器的外部，接地端子安装在底座上，所述上节耦合电容器和下节耦合电容器组成电容芯子，电容芯子包括m+n个电容器元件，m+n个电容器元件大小规格相同，并且电容值相等，均为Ctl,其中，(m+n)/2个电容器元件封装在上节耦合电容器内，(m+n)/2个电容器兀件的上部叠置有第一金属膨胀器，(m+n)/2个电容器兀件封装在下节稱合电容器内，(m+n)/2个电容器元件的上部叠置有第二金属膨胀器，上节耦合电容器和下节耦合电容器串联置装，置装后安装在底座上。本实用新型的一种光学电压互感器用高压电容分压器，将低压电容器输出电压降低至千伏以内，提高了光学电压传感器的温度稳定性；减小或消除了杂散电容和温度等因素对电容分压器分压比的影响，提高了光学电压传感器分压比的稳定性；减小或消除了外界干扰电场尤其是相间干扰电场的影响，进一步提高了电容分压器的抗干扰能力，提高了
图I为本实用新型的结构示意图；图2为电容芯子的结构示意图；图3为电容分压器的电路模型示意图；图4为相间干扰的电路模型示意图；图5为等效电容C(n+1)p的计算电路模型示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一、结合图I和图2说明本实施方式，一种光学电压互感器用高压电容分压器，它包括高压端子I、上盖2、第一金属膨胀器3、上节耦合电容器4、上节绝缘套筒5、绝缘伞裙6、第二金属膨胀器7、下节绝缘套筒8、接地端子9、下节耦合电容器10、底盖11和底座12，高压端子I在高压电容分压器的顶端，与高压母线相连接，高压端子I的下端设有上盖2，上盖2设在上节绝缘套筒5的上端，上节绝缘套筒5套装在上节耦合电容器4的外部，下节绝缘套筒8的下端设有底盖11，底盖11安装在底座12上，下节绝缘套筒8套装在下节耦合电容器10的外部，接地端子9安装在底座12上，所述上节耦合电容器4和下节耦合电容器10组成电容芯子13，电容芯子13包括m+n个电容器元件16，m+n个电容器元件大小规格相同，并且电容值相等，均为Ctl，其中，(m+n)/2个电容器元件16封装在上节耦合电容器4内，(m+n) /2个电容器兀件16的上部叠置有第一金属膨胀器3, (m+n) /2个电容器元件16封装在下节耦合电容器10内，(m+n)/2个电容器元件16的上部叠置有第二金属膨胀器7，上节耦合电容器4和下节耦合电容器10串联叠装，叠装后安装在底座12上。本实施方式中，电容分压器分压比K = I/ (mn+1)，与电容器元件的电容量无关，通过计算选择电容器元件的数量m、n实现对分压比K的调节。本实施方式中，所述上盖为聚四氟上盖，通过螺钉固定在铝制底座上。本实施方式中，所述上节耦合电容器4和下节耦合电容器10的绝缘结构相同，采用等量的二芳基乙烷进行绝缘和冷却；所述上节耦合电容器4和下节耦合电容器10独立密封。[0015]本实施方式中，，电容芯子(13)采用特殊的结构和封装后，电容分压器内的电场分布更加均匀，提高了电光晶体测量精度[0016]具体实施方式
二、结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一的区别在于，所述m+n个电容器中的n个电容器元件采用叠压串联结构全部串联作为高压电容器14，高压电容器14的上端与高压端相连接，电容量C1 = Q/n。
具体实施方式
三、结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一的区别在于，所述m+n个电容器中的m个电容器元件采用叠压并联结构全部并联作为低压电容器15，低压电容器15的上端与高压电容器14的下端相连接，低压电容器15的下端与接地端相连接，电容量C2 = IiiCci。
具体实施方式
四，本实施方式与具体实施方式
一的区别在于，所述第一金属膨胀器3和第二金属膨胀器7是相同的金属膨胀器。本实施方式中，上节耦合电容器4和下节耦合电容器10内装有相同的金属膨胀器，分别为第一金属膨胀器3和第二金属膨胀器7，使得上节耦合电容器4和下节耦合电容器10具有相同数量的电气元件和对称的结构。工作原理为以220kV电压等级为例，本实用新型对应电压等级的电容分压器由176个相同的电容元件(16)组成，其中m= 174，n = 2，单个电容器元件(16)的电容量Ctl=0. 88u F，高压电容器14的电容量C1 = 5057pF,低压电容器15的电容量C2 = I. 76 y F，电容分压器分压比K = 348，低压端额定电压范围360 土 25V。实验结果显示，所研制的220kV光学电压互感器用高压电容分压器达到了设计要求。高压电容分压器置于室外运行，当环境温度变化时，其高、低压电容器的电容量也会发生变化，电容分压器分压比K的表达式为
vC1 +AC1C1 +Of1AT^1C1K =-=-
(C1 + AC1 ) + (C2+ AC2) (C1 + ^1ArclC1) + (C2 + ac2ATc2C2)(I)
=_I__ C1 +C2__C1 _ K K1 j C2 l + ac2ATc2 c +c l + ac2ATc2 C1 +C2 T n
C1 ! + ^clArcl 1 21+ OrclArcl式中，a cl为高电压电容器(14)的温度系数，a。2为低电压电容器(15)的温度系数，ATcaS高电压电容器(14)的温度变化量，AL2为低电压电容器(15)的温度变化量。本实用新型所述的电容器元件(16)采用膜纸复合介质结构，可使电容温度系数相对较�。坏缛菪咀�(13)采用电容值相等且大小规格完全相同的电容器元件(16)组合而成，使各个电容器元件(16)的温度变化量相同；上节耦合电容器和下节耦合电容器采用相同的绝缘结构使分压器的受热、电条件相同。所以Cicl= ac2, ATcl = ATc^Kt=I,由式(I)可知，电容分压器的分压比[=A/Gu. =l/(mn + l)始终保持不变，从而消除了温度变化对分压比的影响。充分考虑杂散电容的影响，对应电容分压器本体结构等效电路模型如图3所示，电容分压器的低压电容器(15)的输出电压数学模型为
f 2C — C ^= I) (Xu,) 1+ H : KnU1 = KcKriUl(2)[0029]式中，Kc为杂散电容引起的分压器分压比误差系数，且
权利要求1.一种光学电压互感器用高压电容分压器，它包括高压端子(I)、上盖(2)、第一金属膨胀器(3)、上节耦合电容器(4)、上节绝缘套筒(5)、绝缘伞裙￠)、第二金属膨胀器(7)、下节绝缘套筒(8)、接地端子(9)、下节耦合电容器(10)、底盖(11)和底座(12)，高压端子(1)在高压电容分压器的顶端，与高压母线相连接，高压端子(I)的下端设有上盖(2)，上盖(2)设在上节绝缘套筒(5)的上端，上节绝缘套筒(5)套装在上节耦合电容器(4)的外部，下节绝缘套筒(8)的下端设有底盖(11)，底盖(11)安装在底座(12)上，下节绝缘套筒(8)套装在下节耦合电容器(10)的外部，接地端子(9)安装在底座(12)上， 其特征在于所述上节耦合电容器(4)和下节耦合电容器(10)组成电容芯子(13)，电容芯子(13)包括m+n个电容器兀件(16), m+n个电容器兀件大小规格相同，并且电容值相等，均为Ctl，其中，(m+n)/2个电容器元件(16)封装在上节耦合电容器(4)内，(m+n)/2个电容器兀件(16)的上部叠置有第一金属膨胀器(3), (m+n)/2个电容器兀件(16)封装在下节率禹合电容器(10)内，(m+n)/2个电容器兀件(16)的上部叠置有第二金属膨胀器(7),上节耦合电容器(4)和下节耦合电容器(10)串联叠装，叠装后安装在底座(12)上。
2.根据权利要求I所述的一种光学电压互感器用高压电容分压器，其特征在于所述m+n个电容器中的η个电容器元件采用叠压串联结构全部串联作为高压电容器(14)，高压电容器(14)的上端与高压端相连接，电容量C1 = Q/n。
3.根据权利要求I所述的一种光学电压互感器用高压电容分压器，其特征在于所述m+n个电容器中的m个电容器元件采用叠压并联结构全部并联作为低压电容器(15)，低压电容器(15)的上端与高压电容器(14)的下端相连接，低压电容器(15)的下端与接地端相连接，电容量C2 = mCQ。
4.根据权利要求I所述的一种光学电压互感器用高压电容分压器，其特征在于所述第一金属膨胀器(3)和第二金属膨胀器(7)是相同的金属膨胀器。
专利摘要一种光学电压互感器用高压电容分压器，属于电力电容器制造领域，具体涉及一种光学电压互感器用的高压电容分压器。为了解决现有的高压电容分压器温度稳定性差、电容分压器分压比不稳定、抗干扰能力差的问题。它包括高压端子、上盖、两个金属膨胀器、上、下节耦合电容器、上、下节绝缘套筒、绝缘伞裙、接地端子、底盖和底座，上节耦合电容器和下节耦合电容器组成电容芯子，包括m+n个电容器元件，电容元件大小规格相同、电容值相等，均为C0，(m+n)/2个封装在上节耦合电容器内，它的上部叠置有第一金属膨胀器，(m+n)/2个封装在下节耦合电容器内，它的上部叠置有第二金属膨胀器，上节耦合电容器和下节耦合电容器串联叠装后安装在底座上。用于电力系统中的测量设备。
文档编号G01R15/06GK202383182SQ20112056719
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者于文斌, 孙如京, 张国庆, 李深旺, 王贵忠, 郭志忠 申请人:北京许继电力光学技术有限公司
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